DE102024205342A1 - Optical fiber for a display device - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Lichtleiter (400) für eine Anzeigevorrichtung (100) mit einem Display-Panel (200). Der Lichtleiter (400) weist einen Einkoppelbereich (410) zum Einkoppeln von Licht (301) einer Lichtquelle (300) auf, wobei der Einkoppelbereich (410) einen Kollimator (411) zur Kollimation des Lichts (301) aufweist. Der Lichtleiter (400) weist zudem einen Lichtleitbereich (420) zum Führen des kollimierten Lichts (301) entlang einer Achse (424) auf, wobei der Lichtleitbereich (420) eine Oberseite (421), die parallel zur Achse (424) ausgestaltet ist, und eine Unterseite (422), die relativ zur Achse (424) geneigt ist und eine Struktur (423) zum Umlenken des auf die Unterseite (422) auftreffenden kollimierten Lichts in Richtung der Oberseite (421) aufweist. Die Struktur (423) ist ausgestaltet, eine homogen flächige Ausleuchtung der Oberseite (421) zu realisieren. Der Lichtleiter (400) weist weiter einen Umlenkbereich (430) mit einer Lichtumlenkfläche (431) zum Umlenken des kollimierten Lichts in den Lichtleitbereich (420) auf, wobei die Umlenkfläche (431) in einem Winkel (α) von 45° zur Ausrichtung des kollimierten Lichts (301) und zur Achse (424) des Lichtleiterbereichs (420) angeordnet ist, und die Lichtumlenkfläche (431) eine Struktur (432) aufweist. The present invention relates to an optical fiber (400) for a display device (100) with a display panel (200). The optical fiber (400) has an input area (410) for coupling light (301) from a light source (300), wherein the input area (410) includes a collimator (411) for collimating the light (301). The optical fiber (400) also has a light guide area (420) for guiding the collimated light (301) along an axis (424), wherein the light guide area (420) has a top surface (421) that is parallel to the axis (424) and a bottom surface (422) that is inclined relative to the axis (424) and has a structure (423) for deflecting the collimated light incident on the bottom surface (422) towards the top surface (421). The structure (423) is designed to achieve a homogeneous, planar illumination of the top surface (421). The light guide (400) further comprises a deflection area (430) with a light deflection surface (431) for deflecting the collimated light into the light guide area (420), wherein the deflection surface (431) is arranged at an angle (α) of 45° to the orientation of the collimated light (301) and to the axis (424) of the light guide area (420), and the light deflection surface (431) has a structure (432).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Lichtleiter für eine Anzeigevorrichtung zum Einbau in einem Kraftfahrzeug. Derartige Lichtleiter zur Hintergrundbeleuchtung eines Displays einer Anzeigevorrichtung finden heutzutage in nahezu jedem Kraftfahrzeug, beispielsweise einem Tachometer, Anwendung.The present invention relates to a light guide for a display device for installation in a motor vehicle. Such light guides for backlighting a display of a display device are used nowadays in almost every motor vehicle, for example in a speedometer.
Hintergrundbeleuchtungen von Displays basieren hierbei in den meisten Fällen auf Lichtleitern, in die das Licht von mehreren Leuchtdioden (LED: Light Emitting Diode, Licht emittierende Diode) eingekoppelt wird. Das Licht propagiert im Lichtleiter durch Totalreflexion und wird mit Hilfe von Mikrostrukturen auf dem Lichtleiter wieder ausgekoppelt, sodass eine homogene Lichtverteilung entsteht. Dieser Aufbau ermöglicht eine sehr kompakte und effiziente Beleuchtung von Displays mit einer breiten Abstrahlcharakteristik.Display backlights are most often based on light guides into which light from multiple light-emitting diodes (LEDs) is coupled. The light propagates through the light guide by total internal reflection and is then re-extended by microstructures on the light guide, resulting in a homogeneous light distribution. This design enables very compact and efficient display illumination with a wide beam angle.
Bei derartigen Hintergrundbeleuchtungen ist es oftmals erforderlich, das Licht nach dem Einkoppeln in den Lichtleiter um 90° umzulenken. Diese Umlenkung wird in der Regel unter Verwendung einer planaren Umlenkfläche oder einer gekrümmten Umlenkfläche realisiert. In beiden Fällen erfolgt eine planare Einkopplung des von einer Leuchtdiode ausgestrahlten Lichts, d.h. das ausgestrahlte Licht trifft auf eine planare Einkoppelfläche des Lichtleiters. Bei beiden Konzepten muss der Umlenkbereich aufgrund von Streulicht verdeckt werden.With such backlighting applications, it is often necessary to deflect the light by 90° after coupling it into the optical fiber. This deflection is typically achieved using a planar or curved deflection surface. In both cases, the light emitted by the LED is coupled in planarly, meaning the emitted light strikes a planar coupling surface of the optical fiber. With both designs, the deflection area must be obscured to prevent stray light.
Bei der Verwendung einer gekrümmten Umlenkfläche lässt sich grundsätzlich eine hohe Effizienz der Umlenkung erreichen. Die Effizienz wird dabei umso größer, je geringer die Krümmung der Umlenkfläche ist.Using a curved deflection surface generally allows for high deflection efficiency. The efficiency increases with the degree of curvature of the deflection surface.
Nachteilig dabei ist, dass mit steigender Effizienz die Breite der Abdeckung immer größer wird, was bei vielen Anwendungen unerwünscht ist. Soll eine Umlenkung auf kleinem Raum realisiert werden, kommt es mit den zuvor beschriebenen Konzepten zu Effizienzverlusten von 50% und mehr.A disadvantage of this approach is that as efficiency increases, the coverage width also increases, which is undesirable in many applications. If deflection needs to be implemented in a small space, the previously described concepts result in efficiency losses of 50% or more.
Vor diesem Hintergrund beschreibt
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Lösung für eine homogene Hinterleuchtung einer Anzeigevorrichtung bereitzustellen, bei der eine kompakte Lichtumlenkung realisiert ist.The present invention is based on the objective of providing an improved solution for homogeneous backlighting of a display device in which a compact light deflection is realized.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Lichtleiter für eine Anzeigevorrichtung gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1 gemeinsam mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen können den Unteransprüchen entnommen werden.This problem is solved according to the invention by a light guide for a display device according to the preamble of independent claim 1 together with the features of the characterizing part of independent claim 1. Advantageous embodiments can be found in the dependent claims.
Die Erfindung sieht einen Lichtleiter für eine Anzeigevorrichtung mit einem Display-Panel vor, wobei der Lichtleiter einen Einkoppelbereich zum Einkoppeln von Licht einer Lichtquelle aufweist, wobei der Einkoppelbereich einen Kollimator zur Kollimation des Lichts aufweist, wobei der Lichtleiter einen Lichtleitbereich zum Führen des kollimierten Lichts entlang einer Achse aufweist, wobei der Lichtleitbereich eine Oberseite, die parallel zur Achse ausgestaltet ist, und eine Unterseite, die relativ zur Achse geneigt ist und eine Struktur zum Umlenken des auf die Unterseite auftreffenden kollimierten Lichts in Richtung der Oberseite aufweist, wobei die Struktur ausgestaltet ist, eine homogen flächige Ausleuchtung der Oberseite zu realisieren, wobei der Lichtleiter einen Umlenkbereich mit einer Lichtumlenkfläche zum Umlenken des kollimierten Lichts in den Lichtleitbereich aufweist, wobei die Lichtumlenkfläche in einem Winkel von 45° zur Ausrichtung des kollimierten Lichts und zur Achse des Lichtleiterbereichs angeordnet ist, wobei die Lichtumlenkfläche eine Struktur aufweist.The invention provides a light guide for a display device with a display panel, wherein the light guide has an input area for coupling light from a light source, wherein the input area has a collimator for collimating the light, wherein the light guide has a light-guiding area for guiding the collimated light along an axis, wherein the light-guiding area has a top surface that is designed parallel to the axis and a bottom surface that is inclined relative to the axis and has a structure for deflecting the collimated light incident on the bottom surface towards the top surface, wherein the structure is designed to achieve a homogeneous, planar illumination of the top surface, wherein the light guide has a deflection area with a light-deflection surface for deflecting the collimated light into the light-guiding area, wherein the light-deflection surface is arranged at an angle of 45° to the orientation of the collimated light and to the axis of the light guide area, and wherein the light-deflection surface has a structure.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung ist der Lichtleiter ausgebildet, das von einer Lichtquelle, z.B. einer LED, ausgestrahlte Licht zumindest annähernd zu kollimieren. Die kollimierten Lichtstrahlen treffen dann unter definierten Winkeln auf die Lichtumlenkfläche, wodurch die Bildung von Streulicht erheblich reduziert werden kann. Die mit einer Struktur versehene Lichtumlenkfläche sorgt dafür, dass eine flächige, homogene Ausleuchtung des Lichtleitbereichs erreicht wird. Die Lichtumlenkung unter Verwendung eines Kollimators kann mehr als 80% Effizienz auf kleinstem Raum erzielen. Der nicht nutzbare Rand des Display-Panels kann so auf wenige Millimeter verringert werden, sodass sich nahezu randlose Display-Anzeigen realisieren lassen.In the solution according to the invention, the light guide is designed to collimate the light emitted by a light source, e.g., an LED, at least approximately. The collimated light rays then strike the light deflection surface at defined angles, thereby significantly reducing the formation of stray light. The structured light deflection surface ensures that a uniform, homogeneous illumination of the light guide area is achieved. Light deflection using a collimator can achieve more than 80% efficiency in a very small space. The unusable edge of the display panel can thus be reduced to just a few millimeters, enabling the realization of virtually borderless displays.
Von besonderem Vorteil ist bei dem erfindungsgemäßen Lichtleiter, dass die Struktur der Lichtumlenkfläche eine Rauheit aufweist und dafür sorgt, dass das reflektierte Licht aufgeweitet wird und sich dabei Licht unterschiedlicher Lichtquellen mischt. Dadurch werden unterschiedlich helle Bereiche vermieden und es wird eine besonders homogene Ausleuchtung im Lichtleiterbereich erzielt.A particular advantage of the optical fiber according to the invention is that the structure of the light deflection surface has a roughness that ensures the reflected light is spread out and light from different light sources mixes. This avoids areas of varying brightness and results in particularly homogeneous illumination in the optical fiber area.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Lichtumlenkfläche eine Struktur mit einer Rauheit im Bereich von 1,1 µm bis 2,2 µm, vorzugsweise eine Rauheit von 1,1 µm auf. Es hat sich herausgestellt, dass eine Rauheit in diesem Bereich für eine besonders homogene Lichtmischung und homogene Lichtverteilung im Lichtleiterbereich sorgt. Mit einer Struktur, welche bevorzugt eine Rauheit von 1,1 µm aufweist, kann auf einfache Weise die gewünschte flächige Ausleuchtung des Lichtleitbereichs und somit eine homogene Hintergrundbeleuchtung des Display-Panels realisiert werden.According to an advantageous embodiment of the invention, the light deflection surface has a structure with a roughness in the range of 1.1 µm to 2.2 µm, preferably a roughness of 1.1 µm. It has been found that a roughness in this range ensures particularly homogeneous light mixing and homogeneous light distribution in the light guide area. With a structure that preferably has a roughness of 1.1 µm, the desired area illumination of the light guide area and thus homogeneous backlighting of the display panel can be easily achieved.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Einkoppelbereich zwischen dem Kollimator und dem Umlenkbereich eine zweite Lichtumlenkfläche auf. Dadurch, dass der Kollimator im Wesentlichen parallele Lichtstrahlen erzeugt, kann der Abstand zwischen dem Kollimator und dem Umlenkbereich an den konkreten Aufbau der Anzeigevorrichtung angepasst werden, d.h. die Höhe des Lichtleiters kann variiert werden. Diese Höhenvariation ist insbesondere bei Kombiinstrumenten mit integrierten Display-Panels von Vorteil. Ein Vorteil besteht darin, dass durch die zweite Lichtumlenkfläche auch Lichtstrahlen, die nicht vollständig kollimiert sind in den Lichtleitbereich umgelenkt werden, was Lichtverluste reduziert.According to an advantageous embodiment of the invention, the coupling area between the collimator and the deflection area has a second light deflection surface. Because the collimator generates essentially parallel light rays, the distance between the collimator and the deflection area can be adapted to the specific design of the display device, i.e., the height of the light guide can be varied. This height variation is particularly advantageous in instrument clusters with integrated display panels. A further advantage is that the second light deflection surface also deflects light rays that are not fully collimated into the light guide area, thus reducing light loss.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die zweite Lichtumlenkfläche eine Struktur mit einer Rauheit im Bereich von 1,1 µm bis 2,2 µm, vorzugsweise eine Rauheit von 1,6 µm auf. Es hat sich herausgestellt, dass eine Rauheit in diesem Bereich für eine besonders gute Reduzierung der Lichtverluste sorgt.According to an advantageous embodiment of the invention, the second light-deflection surface has a structure with a roughness in the range of 1.1 µm to 2.2 µm, preferably a roughness of 1.6 µm. It has been found that a roughness in this range ensures a particularly good reduction of light loss.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Lichtleiter zwischen dem Umlenkbereich und dem Lichtleibereich eine dritte Lichtumlenkfläche auf. Ein Vorteil besteht darin, dass Lichtstrahlen, die nicht vollständig kollimiert sind in den Lichtleitbereich umgelenkt werden, was Lichtverluste reduziert.According to an advantageous embodiment of the invention, the light guide has a third light deflection surface between the deflection area and the light-guiding area. An advantage is that light rays that are not fully collimated are deflected into the light-guiding area, thus reducing light loss.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die dritte Lichtumlenkfläche eine Struktur mit einer Rauheit im Bereich von 1,1 µm bis 2,2 µm, vorzugsweise eine Rauheit von 1,6 µm auf. Es hat sich herausgestellt, dass eine Rauheit in diesem Bereich für eine besonders gute Reduzierung der Lichtverluste und eine homogene Lichtmischung im Lichtleiterbereich sorgt.According to an advantageous embodiment of the invention, the third light-deflection surface has a structure with a roughness in the range of 1.1 µm to 2.2 µm, preferably a roughness of 1.6 µm. It has been found that a roughness in this range ensures a particularly good reduction of light losses and homogeneous light mixing in the optical fiber area.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die dritte Lichtumlenkfläche einen Radius zwischen 1,5 mm und 2,5 mm, vorzugsweise einen Radius von 2 mm auf. Ein Vorteil besteht darin, dass eine gekrümmte Fläche im Bereich der dritten Lichtumlenkfläche für eine verbesserte Homogenisierung mit einem nur geringen Effizienzverlust sorgt. Es hat sich herausgestellt, dass ein Radius von 2 mm besonders vorteilhaft ist.According to an advantageous embodiment of the invention, the third light-deflection surface has a radius between 1.5 mm and 2.5 mm, preferably a radius of 2 mm. An advantage is that a curved surface in the area of the third light-deflection surface ensures improved homogenization with only a slight loss of efficiency. It has been found that a radius of 2 mm is particularly advantageous.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Lichtleiter an dem Einkoppelbereich und/oder dem Umlenkbereich zumindest eine Abschrägung auf, die eine vierte Lichtumlenkfläche bildet.According to an advantageous embodiment of the invention, the light guide has at least one chamfer at the coupling area and/or the deflection area, which forms a fourth light deflection surface.
Im bevorzugten Fall weist der Lichtleiter an zwei gegenüberliegenden Seiten, der linken und der rechten Seite des Lichtleiters, jeweils an dem Einkoppelbereich und den Umlenkbereich eine Abschrägung auf. Alternativ kann auch nur an einer Seite des Lichtleiters oder nur an dem Einkoppelbereich oder dem Umlenkbereich des Lichtleiters eine Abschrägung ausgebildet sein.In the preferred case, the optical fiber has a chamfer on two opposite sides, the left and right sides, at the coupling and deflection regions, respectively. Alternatively, a chamfer can be formed on only one side of the optical fiber, or only at the coupling region or only at the deflection region.
Ein Vorteil besteht darin, dass aufgrund der Abschrägung am Einkoppelbereich und dem Umlenkbereich ein kompaktes Design des Lichtleiters geschaffen wird, wodurch ein geringer Bauraumbedarf besteht. Hierdurch lässt sich eine kompakte und effiziente Umlenkung des Lichts auf kleinem Raum realisieren. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass aufgrund der Abschrägung am Einkoppelbereich und am Umlenkbereich eine zusätzliche und vor allem breitere Lichtumlenkfläche als Lichteinkopplungsfläche gegenüber einem herkömmlichen Design mit Kanten geschaffen wird.One advantage is that the chamfer at the coupling and deflection points creates a compact light guide design, resulting in a smaller installation space requirement. This allows for compact and efficient light deflection in a small area. Another advantage is that the chamfer at the coupling and deflection points creates an additional, and more importantly, wider light deflection area than the light coupling area compared to a conventional design with edges.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die vierte Umlenkfläche eine Struktur mit einer Rauheit im Bereich von 1,1 µm bis 2,2 µm, vorzugsweise eine Rauheit von 1,6 µm auf. Es hat sich herausgestellt, dass eine Rauheit in diesem Bereich für eine besonders gute Reduzierung der Lichtverluste sorgt.According to an advantageous embodiment of the invention, the fourth deflecting surface has a structure with a roughness in the range of 1.1 µm to 2.2 µm, preferably a roughness of 1.6 µm. It has been found that a roughness in this range ensures a particularly good reduction of light loss.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind als Lichtquelle zumindest zwei Single-Colour-LEDs vorgesehen. Eine solche Ausgestaltung ist sinnvoll, wenn der Lichtleiter zur Hinterleuchtung eines Display-Panels genutzt werden soll, das nicht mit einer einzelnen Lichtquelle hinterleuchtet wird. Ein Vorteil besteht darin, dass durch verschiedenfarbige Single-Colour-LEDs und die erfindungsgemäße Rauheit der Lichtumlenkflächen eine gewünschte homogene Lichtfarbe erzeugt wird. Insbesondere kann weißes Licht erzielt werden, wenn Lichtquellen mit geeigneter Grundfarbe verwendet werden.According to an advantageous embodiment of the invention, at least two single-color LEDs are provided as the light source. Such an embodiment is useful if the light guide is to be used for backlighting a display panel that is not backlit by a single light source. An advantage is that the use of different colored single-color LEDs and the inventive roughness of the light-reflecting surfaces results in the production of a desired homogeneous light color. Particularly white light can be achieved when light sources with a suitable base color are used.
Es hat sich herausgestellt, dass beispielsweise die Kombination einer LED in den Farben Rot (R-LED), Grün (G-LED) und Blau (B-LED), auch bezeichnet als R/G/B-LED, besonders gut geeignet sind. Durch den Einsatz von R/G/B-LEDs kann besonders gut weißes Licht sowie jede beliebige vom Kunden gewünschte Farbe und eine Farbkorrektur abgedeckt werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass das Vermessen neuer LEDs beim Ersatz einer farbigen LED durch eine LED anderer Farbe entfällt und somit der Einsatz von R/G/B-LEDs zeit- und kosteneffizient ist.It has been found that, for example, the combination of red (R-LED), green (G-LED), and blue (B-LED) LEDs, also known as R/G/B-LEDs, is particularly well-suited. Using R/G/B-LEDs allows for excellent coverage of white light, as well as any color desired by the customer, and color correction. A further advantage is that replacing a colored LED with one of a different color eliminates the need to measure new LEDs, making the use of R/G/B-LEDs both time- and cost-efficient.
Verwendung findet der erfindungsgemäße Lichtleiter in Anzeigevorrichtung, insbesondere im Automobilbereich, z.B. für ein zentrales Display in der Armaturentafel oder ein Kombiinstrument.The optical fiber according to the invention is used in display devices, particularly in the automotive sector, e.g. for a central display in the dashboard or a combination instrument.
Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung und den angehängten Ansprüchen in Verbindung mit den Figuren ersichtlich. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich zudem auch durch die Merkmale der folgenden Beschreibung sowie den Figuren.Further features of the present invention will become apparent from the following description and the attached claims in conjunction with the figures. Advantageous embodiments of the invention will also become apparent from the features of the following description and the figures.
Zum besseren Verständnis der Prinzipien der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Ausführungsformen der Erfindung anhand der Figuren detaillierter erläutert. Gleiche Bezugszeichen werden in den Figuren für gleiche oder gleichwirkende Elemente verwendet und nicht notwendigerweise zu jeder Figur erneut beschrieben. Es versteht sich, dass sich die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt und dass die beschriebenen Merkmale auch kombiniert oder modifiziert werden können, ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen, wie er in den angehängten Ansprüchen definiert ist.To better understand the principles of the present invention, embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the figures. The same reference numerals are used in the figures for identical or equivalently acting elements and are not necessarily described again for each figure. It is understood that the invention is not limited to the embodiments shown and that the described features can also be combined or modified without departing from the scope of protection of the invention as defined in the appended claims.
FigurenübersichtFigure overview
Es zeigen in schematischer, skizzenhafter Darstellung:
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1 bekannte Konzepte zur Lichtumlenkung in einem Lichtleiter. -
2 einen Schnitt durch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lichtleiters; -
3 eine Schrägansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lichtleiters; -
4 eine Schrägansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lichtleiters mit mehreren Lichtquellen am Einkoppelbereich; -
5 einen Schnitt durch eine Anzeigevorrichtung mit einem erfindungsgemäßen Lichtleiter.
-
1 known concepts for light deflection in a fiber optic cable. -
2 a section through an embodiment of an optical fiber according to the invention; -
3 an oblique view of an embodiment of a light guide according to the invention; -
4 an oblique view of an embodiment of an optical fiber according to the invention with multiple light sources at the coupling area; -
5 a section through a display device with a light guide according to the invention.
FigurenbeschreibungCharacter description
Bei der Verwendung einer gekrümmten Umlenkfläche 431 lässt sich grundsätzlich eine hohe Effizienz der Umlenkung erreichen. Die Effizienz wird dabei umso größer, je geringer die Krümmung der Umlenkfläche ist. Während beispielsweise bei der in
Der Einkoppelbereichs 410 weist weiter in beispielhafter Ausführungsform eine Nut 417 als Einkoppelfläche in dem Kollimator 411 auf, wobei die Nut 417 mehrere, im Ausführungsbeispiel drei, zueinander ausgerichtete Einkoppelflächen aufweist. Die Lichtquelle 300 ist im montierten Zustand mit dem Lichtleiter 400 unterhalb der Nut 417 des Kollimators 411 angeordnet. Die Einkopplung des von der Lichtquelle 300 ausgestrahlten Lichts 301, d.h. das ausgestrahlte Licht 301 trifft auf die einzelnen Einkoppelflächen der Nut 417 und das ausgestrahlte Licht 301 wird in den Einkoppelbereich 410 eingekoppelt. Die zueinander ausgerichteten Flächen der Nut 417 sind hierbei poliert.In an exemplary embodiment, the coupling area 410 further comprises a groove 417 as a coupling surface in the collimator 411, wherein the groove 417 has several coupling surfaces, in this exemplary embodiment three, aligned with each other. In the assembled state, the light source 300 is arranged with the light guide 400 below the groove 417 of the collimator 411. The coupling of the light 301 emitted by the light source 300, i.e., the emitted light 301, strikes the individual coupling surfaces. The surfaces of the groove 417 and the emitted light 301 are coupled into the coupling area 410. The mutually aligned surfaces of the groove 417 are polished.
Ein Lichtleitbereich 420 dient zum Führen des kollimierten Lichts entlang einer Achse 424. Der Lichtleitbereich 420 weist eine Oberseite 421 auf, die parallel zur Achse 424 ausgestaltet ist, und eine Unterseite 422, die relativ zur Achse 424 geneigt ist. Die Unterseite 422 weist eine Struktur 423 zum Umlenken des auf die Unterseite 422 auftreffenden kollimierten Lichts in Richtung der Oberseite 421 auf. Die Struktur 423 ist ausgestaltet, eine flächige Ausleuchtung der Oberseite 421 zu realisieren. Bei der Struktur 423 kann es sich beispielsweise um eine Spiegelstruktur oder eine Gitterstruktur handeln, z.B. ein Reflexionsgitter. Die Struktur 423 ist auf der Außenseite der Unterseite 422 des Lichtleitbereichs 420 ausgebildet.A light guide area 420 serves to guide the collimated light along an axis 424. The light guide area 420 has a top surface 421, which is parallel to the axis 424, and a bottom surface 422, which is inclined relative to the axis 424. The bottom surface 422 has a structure 423 for deflecting the collimated light incident on the bottom surface 422 towards the top surface 421. The structure 423 is designed to provide planar illumination of the top surface 421. The structure 423 can be, for example, a mirror structure or a grating structure, such as a reflection grating. The structure 423 is formed on the outside of the bottom surface 422 of the light guide area 420.
Ein Umlenkbereich 430 mit einer Lichtumlenkfläche 431 dient zum Umlenken des kollimierten Lichts in den Lichtleitbereich 420. Die Lichtumlenkfläche ist in einem Winkel α von 45° zur Ausrichtung des kollimierten Lichts 301 und zur Achse 424 des Lichtleiterbereichs 420 angeordnet. Vorzugsweise ist die Lichtumlenkfläche 431 planar ausgestaltet. Die Lichtumlenkfläche 431 weist eine Struktur 432 auf, sodass eine homogene Lichtverteilung im Lichtleitbereich 420 erfolgt. Bei der Struktur 432 handelt es sich um eine Microstruktur oder beispielsweise um eine Spiegelstruktur oder eine Gitterstruktur. Die Struktur 432 ist auf der Außenseite der Lichtumlenkfläche 431 des Umlenkbereichs 430 ausgebildet.A deflection area 430 with a light deflection surface 431 serves to deflect the collimated light into the light guide area 420. The light deflection surface is arranged at an angle α of 45° to the orientation of the collimated light 301 and to the axis 424 of the light guide area 420. Preferably, the light deflection surface 431 is planar. The light deflection surface 431 has a structure 432 such that a homogeneous light distribution is achieved in the light guide area 420. The structure 432 is a microstructure or, for example, a mirror structure or a grid structure. The structure 432 is formed on the outside of the light deflection surface 431 of the deflection area 430.
Da durch den Kollimator 411 im Wesentlichen parallele Lichtstrahlen erzeugt werden, treffen diese bei Verwendung einer planaren Lichtumlenkfläche 431 unter nahezu gleichen Winkeln auf die Lichtumlenkfläche 431. Im Lichtleitbereich 420 breiten sich dann wiederum parallele Lichtstrahlen aus, deren Vorteil darin liegt, dass ihr Ausbreitungsverhalten vorhersehbar ist. Die Struktur 432 sorgt dafür, dass die in den Lichtleitbereich 420 reflektierten Lichtstrahlen sich aufweitende Strahlenbündel sind, die sich gegenseitig überlappen und somit eine flächige, homogene Ausleuchtung des Lichtleitbereichs erreicht wird.Since the collimator 411 essentially generates parallel light rays, these rays strike the light deflecting surface 431 at nearly identical angles when a planar light deflection surface 431 is used. Parallel light rays then propagate within the light guide area 420, the advantage of which lies in the predictable propagation behavior. The structure 432 ensures that the light rays reflected into the light guide area 420 are expanding beams that overlap each other, thus achieving a planar, homogeneous illumination of the light guide area.
In
Weiter weist der Lichtleiter 400 zwischen dem Umlenkbereich 430 und dem Lichtleibereich 420 eine dritte Lichtumlenkfläche 425 mit einer Struktur 426 auf. Die Struktur 426 sorgt für eine Verbesserung der flächigen, homogenen Ausleuchtung des Lichtleitbereichs. Die dritte Lichtumlenkfläche 425 weist in bevorzugten Ausgestaltungsformen einen Radius r auf, wodurch Lichtstrahlen, die nicht vollständig kollimiert sind, in den Lichtleitbereich 420 des Lichtleiters 400 umgelenkt werden. In der vorliegenden Abbildung ist der Ort des Radius r eingezeichnet, dessen Wert ist aber in der hier gezeigten Schnittebene so groß, dass dort keine Krümmung erkennbar ist.Furthermore, the light guide 400 has a third light deflection surface 425 with a structure 426 between the deflection area 430 and the light guide area 420. The structure 426 improves the uniform, homogeneous illumination of the light guide area. In preferred embodiments, the third light deflection surface 425 has a radius r, which deflects light rays that are not completely collimated into the light guide area 420 of the light guide 400. The location of the radius r is shown in the present figure, but its value is so large in the section plane shown here that no curvature is discernible.
Bei der in
Insgesamt zeigt das Beispiel, wie durch die Erfindung in einfacher Weise ein Lichtleiter ausgebildet sein kann, damit bei einem geringem Bauraumbedarf eine homogene Lichtmischung im Lichtleiter erfolgt.Overall, the example shows how the invention can be used to create a simple light guide so that homogeneous light mixing occurs in the light guide with a small installation space requirement.
BezugszeichenlisteReference symbol list
- 100100
- AnzeigevorrichtungDisplay device
- 200200
- Display-PanelDisplay panel
- 300300
- Lichtquellelight source
- 301301
- LichtLight
- 400400
- Lichtleiteroptical fibers
- 410410
- EinkoppelbereichCoupling area
- 411411
- KollimatorCollimator
- 412412
- Zweite LichtumlenkflächeSecond light deflection surface
- 413413
- Strukturstructure
- 414414
- Abschrägungbevel
- 415415
- vierte Lichtumlenkflächefourth light deflection surface
- 416416
- Strukturstructure
- 417417
- NutNut
- 420420
- LichtleitbereichLight guide area
- 421421
- OberseiteTop
- 422422
- Unterseitebottom
- 423423
- Strukturstructure
- 424424
- Achseaxis
- 425425
- Dritte LichtumlenkflächeThird light deflection surface
- 426426
- Strukturstructure
- 430430
- UmlenkbereichDeflection area
- 431431
- Lichtumlenkflächelight deflection surface
- 432432
- Strukturstructure
- 500500
- LeiterplatteCircuit board
- αα
- Winkelangle
- rr
- Radiusradius
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- US 2014/0003071 A1 [0006]US 2014/0003071 A1 [0006]
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102024205342.2A DE102024205342A1 (en) | 2024-06-10 | 2024-06-10 | Optical fiber for a display device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102024205342.2A DE102024205342A1 (en) | 2024-06-10 | 2024-06-10 | Optical fiber for a display device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE102024205342A1 true DE102024205342A1 (en) | 2025-12-11 |
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ID=97753790
Family Applications (1)
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| DE102024205342.2A Pending DE102024205342A1 (en) | 2024-06-10 | 2024-06-10 | Optical fiber for a display device |
Country Status (1)
| Country | Link |
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Citations (5)
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-
2024
- 2024-06-10 DE DE102024205342.2A patent/DE102024205342A1/en active Pending
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